KR101969506B1 - 곰보버섯 추출물을 유효성분으로 포함하며 항암효능을 갖는 혼합 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 곰보버섯(Morchella esculenta) 추출물을 유효성분으로 함유하는 조성물에 관한 것이다.
특히, 본 발명에 따른 조성물은 암세포 증식을 억제하는 효능을 보유하고 있고, 또한 암세포의 세포자멸사와 관련된 유전자 및 단백질을 조절할 수 있는 효능을 보유하고 있다.

Description

곰보버섯 추출물을 유효성분으로 포함하며 항암효능을 갖는 혼합 조성물{A mixture composition having anti-cancer efficacy which comprises the extracts of Morchella Esculenta mushroom as an active ingredient}
본 발명은 곰보버섯(Morchella esculenta) 추출물을 유효성분으로 함유하는 조성물에 관한 것이다.
특히, 본 발명에 따른 조성물은 암세포 증식을 억제하는 효능을 보유하고 있고, 또한 암세포의 세포자멸사와 관련된 유전자 및 단백질을 조절할 수 있는 효능을 보유하고 있다.
곰보버섯(Morchella esculenta)은 분류학적으로 진균문중에서 자낭균아강(Ascomycomycotina), 곰보버섯(Morchellaceae)과, 곰보버섯(Morcella)에 속하는 야생식용버섯으로 전 세계적으로 분포하는 버섯이다. 곰보버섯은 자낭과(ascocarp)를 형성하는 자실체의 표피에 자낭과 8개의 자낭포자가 형성되며, 자실체의 형태는 갓 주변이 밭이랑처럼 깊은 골이 형성된다. 이랑처럼 형성된 주위는 화산이 발생한 분화구 또는 곰보자국처럼 형성되어 있는 것이 특징이고, 학명은 Morchella esculenta이며, 일반명은 모렐(morel)로 불리어지고 있다.
자실체는 지름이 4∼5 cm이고 높이는 8∼15 cm 정도이다. 머리 부분은 넓은 난형으로 그물눈 모양으로 도려낸 것처럼 보이는 다수의 오목한 곳이 있고, 그 아래쪽에 자실체층이 발달하며 연한 황갈색 또는 회황색이다(도1). 자루의 길이는 2.5∼5 cm로 백색이고 아래가 부풀며, 표면은 탁한 황색이고 주름이 있고 쌀겨같은 인편이 붙어 있으며 안쪽은 머리부분까지 비어 있다. 포자의 크기는 20∼25×12∼15㎛로 무색의 타원형이고 표면은 매끄럽고, 맛있는 식용버섯이다. 곰보버섯 자실체 발생은 이른 봄 4월 초부터 중순사이에 자연상태의 토양이나 밭이랑 또는 이듬해 산불이 난 산간지역에서 많이 발생하지만 발생기간이 짧고, 단생형이며, 산발적으로 발생하기 때문에 자실체를 수집하기에는 상당한 어려움이 있다.
본 발명자는 곰보버섯의 항암활성을 연구함으로써 곰보버섯을 유효성분으로 함유하는 항암활성 조성물을 안출하게 되었다. 선행기술문헌을 살펴보면, 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0081137호에 곰보버섯 자실체 추출물 또는 곰보버섯 균사체 추출물을 함유하는 피부 외용제 조성물이 기재되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1629793호에는 본 출원인이 출원하여 등록받은 모렐버섯의 생산을 위한 배지 조성물이 기재되어 있다. 그러나 곰보버섯이나 모렐버섯의 항암활성에 대한 특허문헌은 검색되지 않았다.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0081137호(2014.07.01. 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-1629793호(2016.06.15. 공고)
본 출원은 곰보버섯 추출물을 유효성분으로 함유하는 항암 조성물을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 곰보버섯(Morchella esculenta) 추출물을 유효성분으로 함유하는 항암 조성물을 제공함으로써 기술적 과제를 해결하고자 한다.
본 발명에서, 상기 곰보버섯 추출물은 곰보버섯을 에탄올, 에틸아세테이트, 클로로포름 또는 헥산으로 추출한 추출물인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 곰보버섯 추출물의 함유량은 암세포 5×104 ~ 3×106 cells/well 기준으로 볼 때 1∼100 ㎍/㎖ 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 조성물에는 곰보버섯 발효물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 조성물에는 면역증진물질을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 조성물은 암세포 증식을 억제하는 효능을 보유하고 있다.
본 발명에 따른 조성물은 암세포의 세포자멸사와 관련된 유전자 및 단백질을 조절할 수 있는 효능을 보유하고 있다.
도 1은 자연상태에서의 곰보버섯 사진이다.
도 2은 곰보버섯 추출물의 암세포 증식 억제 실험의 결과 그래프이다.
도 3는 곰보버섯 추출물이 정상세포 생존율에 미치는 영향을 실험한 결과 그래프이다.
도 4 및 도 5는 곰보버섯 추출물이 세포자멸사 관련 유전자의 발현에 미치는 영향을 실험한 결과의 사진이다.
도 6는 곰보버섯 추출물이 세포자멸사 관련 단백질의 발현에 미치는 영향을 실험한 결과의 사진이다.
본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예, 참조예 및 도면에 기술된 사항은 본 발명의 가장 바람직한 일 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
[ 실시예 ]
1. 곰보버섯 추출물을 유효성분으로 함유하는 항암 조성물
본 발명에 따른 실시예 1은 곰보버섯 추출물을 유효성분으로 함유하는 조성물을 제공하는 것이다. 상기 곰보버섯 추출물은 하기의 실험결과를 반영하여 제공될 수 있도록 한다. 예를 들어, 곰보버섯 추출물은 에탄올, 에틸아세테이트, 클로로포름 또는 헥산으로 추출한 추출물을 이용한다. 또한, 곰보버섯 추출물의 함유량은 암세포 5×104 ~ 3×106 cells/well 기준으로 볼 때 1∼100 ㎍/㎖포함될 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 조성물은 약학제재 또는 건강기능식품에 이용될 수 있으며, 이 경우 약학적으로 또는 식품학적으로 허용가능한 첨가제가 각각 추가될 수 있다. 본 발명에 따른 조성물이 이용된 약학제재 또는 건강기능식품은 인체에 섭취 또는 투여될 수 있는 다양한 제형으로 제공될 수 있다.
2. 곰보버섯 추출물 및 곰보버섯 발효물을 유효성분으로 함유하는 항암 조성물
본 발명에 따른 실시예 2는 곰보버섯 추출물에 곰보버섯 발효물을 추가하여 조성된 항암 조성물을 제공하는 것이다. 곰보버섯 추출물은 상기 실시예 1에서 기재된 것에 의하여 제공될 수 있다. 곰보버섯 발효물은 곰보버섯을 식이가능 미생물로 다양한 방법으로 발효시킨 발효물을 의미한다. 곰보버섯 발효물이 추가됨에 따라 곰보버섯 추출물로 인한 항암 기능과 발효물로 인한 면역 기능이 함께 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 약학제재 또는 건강기능식품에 이용될 수 있으며, 이 경우 약학적으로 또는 식품학적으로 허용가능한 첨가제가 각각 추가될 수 있다. 본 발명에 따른 조성물이 이용된 약학제재 또는 건강기능식품은 인체에 섭취 또는 투여될 수 있는 다양한 제형으로 제공될 수 있다.
3. 곰보버섯 추출물 및 면역증진물질을 유효성분으로 함유하는 항암 조성물
본 발명에 따른 실시예 3은 곰보버섯 추출물에 면역증진물질을 추가하여 조성된 항암 조성물을 제공하는 것이다. 곰보버섯 추출물은 상기 실시예 1에서 기재된 것에 의하여 제공될 수 있다. 면역증진물질은 흑삼, 발효인삼, 발효흑삼 또는 발효상황버섯 등과 같은 물질의 추출물을 의미한다. 면역증진물질이 추가됨에 따라 곰보버섯 추출물로 인한 항암 기능과 면역증진물질로 인한 면역 기능이 함께 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 약학제재 또는 건강기능식품에 이용될 수 있으며, 이 경우 약학적으로 또는 식품학적으로 허용가능한 첨가제가 각각 추가될 수 있다. 본 발명에 따른 조성물이 이용된 약학제재 또는 건강기능식품은 인체에 섭취 또는 투여될 수 있는 다양한 제형으로 제공될 수 있다.
[실험방법]
1. 시료
본 실험에 사용한 시료는 중국에서 수입한 건조 곰보버섯을 에탄올층, 에틸아세테이트층, Chloroform층 및 Hexane층으로 추출하여 10% DMSO를 포함한 PBS에 녹여 사용하였다.
2. 세포주
본 실험에 사용한 세포주는 한국 세포주은행에서 분양받은 Molt-4 (Human acute lymphoblastic leukemia)세포를 5% FBS-RPMI 1640 배지, 293 (Mouse transformed primary embryonal kidney)세포를 5% FBS-MEM 배지에 각각 멸균 배양하면서 사용하였다.
3. 시약 및 기구
본 실험에 사용한 시약은 RPMI1640, MEM media, fetal bovine serum (FBS), phpsphate buffered saline (PBS) (GIBCO), 3-[4-5-dimethylthiazol-2-yl] -2,-diphenyltetrazolium bromide(MTT) (aMReSCO), Griess ragent for nitrite(sigma), PCR kit는 TaKaRa사의 RNA to cDNA EcoDry premix(Oligo dT), EmeraldAmp GT PCR Master Mix를, DNA marker는 TaKaRa사의 제품을 사용하였다.
또한 p53, Bax, Bcl-2, PCNA primer는 PRIMER3 프로그램을 이용하여 만들었다. 사용한 항체는 goat anti-rabbit IgG-HRP antibody (Santactuz), PCNA, Bax, p53, Bcl-2 Rabbit Ab (Santactuz)이며, 사용기기로는 ELISA reader(Molecular Device, VERSA max), PCR machine (TP-600, Takara, JAPAN), Minigel 전기영동장치 (Mupid-21), Developer (Automatic X-ray film processor, JP-33, KOREA) 등을 사용하였다.
4. 세포생존율( MTT Assay)
계대배양중인 Molt-4 (Human acute lymphoblastic leukemia), 293 (Mouse transformed primary embryonal kidney)세포를 96well plate에 5×104 cells/well이 되도록 세포수를 조정한 다음, 시료를 1∼100 ㎍/㎖의 농도의 곰보버섯 추출물(이하, 시료)로 처리하여 24시간 동안 37℃의 5% CO2 배양기 내에서 배양하였다. 배양종료 4시간 전에 5 ㎎/㎖ 농도로 PBS (pH 7.4)에 희석된 MTT 용액 20 ㎕를 각 well에 처리하고, 0.1N HCl에 녹인 10% SDS 100 ㎕로 용해시켜 18시간동안 은박지로 빛을 차단하였다. 발색된 각 well의 흡광도를 ELISA reader를 이용해서 570nm에서 측정하고 대조군의 흡광도와 비교하여 세포생존율을 백분율로 환산하였다.
5. RT(Reverse Transcription)- PCR
Molt-4세포(3×106 cells/well)에 1∼100 ㎍/㎖ 농도의 시료를 첨가한 후, 24시간 동안 배양하고 Total RNA를 분리하여 p53, Bax, Bcl-2, PCNA 유전자를 확인하였다. Total RNA는 RNAiso Plus를 이용하였으며 제조회사의 방법에 준하였다. cDNA는 RNA to cDNA EcoDry premix(Oligo dT)를 이용하여 합성하였고, EmeraldAmp GT PCR Master Mix를 이용하여 Dice(Takara)에서 30 cycle동안 증폭하였다. 각각의 cycle은 98℃에서 10초간 denaturation 시킨 후, 55℃에서 30초간 annealing 시키고, 72℃에서 30초간 extension시켰다. PCR product는 0.5% agarose gel에서 전기영동 하고 Loading STAR DYNE Bio Co.)로 염색하였다. PCR에 사용된 primer는 다음과 같다(표 1)

Gene
annealing
temp.(℃)
Product
size(bp)

Oligo

GAPDH

56.7

638
F - TGC ACC ACC AAC TGC TTA G
R - GGA TGC AGG GAT GAT GTT C

p53

61.4

518
F - CGC TGC TCA GAT AGC GAT GG
R - TGG GGA GAG GAG GTG GTG TT

Bax

61.4

274
F - GAG TGT CTC AAG CGC ATC GG
R - CAC CCA ACC ACC CTG GTC TT

Bcl-2

61.4

448
F - ACG AGT GGG ATG CGG GAG AT
R - TCC ACA GGG CGA TGT TGT CC
6. Western Blotting
Molt-4세포(5×106 cells/well)에 1∼100 ㎍/㎖ 농도의 시료를 첨가한 후, 24시간 동안 배양하고 PRO-PRAP를 사용하여 제조회사의 방법에 준하여 단백질을 추출하였다. 추출한 단백질을 bradford법을 이용해 정량한 후 well 당 20 ㎍씩 loading 한 후 10% acrylamide gel 을 통해 SDS-PAGE를 시행하였다. 전기영동 후 PVDF membrane(0.2 μm)에 transfer를 한 다음 1시간 동안 5% skim milk로 blocking 하였다. 그 후 각 1차 항체를 overnight반응(1:1000, 4℃)하고 TBS-T(0.05% Tween 20)으로 세척을 4회 하고 goat anti-rabbit IgG-HRP conjugated antibody(1:3000)을 1시간 동안 반응시켰다. 4회 세척 후 membrane을 ECL법을 이용해 암실에서 X-ray film에 감광시켰다.
7. 통계처리
통계처리는 student's t-test로 시행하였으며, p<0.05이하를 유의성이 있는 것으로 판정하였다.
[실험결과]
1. 곰보버섯 추출물의 암세포 증식 억제 효능
Molt-4 세포에 1∼100 ㎍/㎖농도의 시료를 첨가한 후, 24시간 배양하고 MTT 방법으로 분석하였다. 마이크로플레이트리더로 570nm에서 각 well의 외경을 측정하였다. 측정결과는 3회 측정에 평균 ±표준편차(SD)로 나타내었다. (대조군과 유의차이는 *** p<0.001, ** p<0.01, * p<0.05 이다)
곰보버섯 추출물의 항암 활성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 곰보버섯 추출물을 Molt-4 세포에 농도별(1∼100 ㎍/㎖)로 처리하여 24시간 동안 처리한 후 세포생존율을 측정한 결과, 곰보버섯 추출물이 유의적으로 세포생존율을 감소시키고 있음을 확인하였다. 따라서 곰보버섯 추출물이 백혈병세포의 증식을 억제시켜 항암활성을 나타내는 효능을 보유하는 것을 알 수 있다. 추가적으로 보면, 에탄올, 에틸아세테이트, 클로로포름 및 헥산 분획 추출물 모두 효능을 보였으며 그 중에서도 클로로포름 분획 추출물 및 헥산 분획 추출물이 에탄올 분획 추출물 및 에틸아세테이트 분획 추출물 보다는 효능이 보다 우수함을 알 수 있다.
2. 곰보버섯 추출물이 정상세포 생존율에 미치는 영향
삭제
도 3은 곰보버섯 추출물이 정상세포 생존율에 미치는 영향을 실험한 결과의 그래프이다. 배양된 정상세포에 1∼100 ㎍/㎖농도의 시료를 가하고 24시간 배양한 후 세포를 MTT법으로 분석하였다. Microplate 측정기로 570nm에서 각 well의 외경을 측정하였으며, 결과는 3회 측정하여 평균 ±SD로 나타내었다. <여기서 정상세포는 293 Mouse transformed primary embryonal kidney 이었으며, *** p<0.001, **p<0.01, *p<0.05를 나타낸다.>
곰보버섯 추출물이 정상세포의 생존율에 미치는 영향을 알아보기 위하여 곰보버섯 추출물을 293 세포에 농도별(1∼100 ㎍/㎖)로 처리하여 24시간 동안 처리한 후 세포생존율을 측정한 결과, 곰보버섯 추출물이 정상세포의 세포생존율을 감소시키지 않음을 확인하였다. 이 결과는 곰보버섯 추출물이 항암요법 병행제로 사용하여도 문제가 없다는 것을 시사한다.
3. 곰보버섯 추출물이 세포자멸사 관련 유전자의 발현에 미치는 영향
도 4 및 도 5는 곰보버섯 추출물이 세포자멸사 관련 유전자의 발현에 미치는 영향을 실험한 결과 사진이다.Molt-4 세포에 적정 시료농도를 가하고 24시간 배양하였다. 총 RNA를 분리하고, PCNA, p53, Bcl-2 mRNA 발현은 RT-PCR로 측정하였다.(C; 세포는 10% DMSO/PBS로 처리하였다.)
PCNA(proli-ferating cell nuclear)는 세포주기 중 G1 전반기와 S기를 거치면서 합성되기 시작하며, 전체적인 세포주기의 진행에 양성 조절인자로서 중요한 역학을 수행한다. 특히 PCNA 단백질은 세포증식의 유무를 판단할 수 있는 중요한 표적 단백질로 인정되어지고 있으며, Sp-1 단백질처럼 세포주기 교란이나 apoptosis가 일어난 세포에서 활성화된 caspase라는 효소의 기질로 이용된다. p53은 항암 유전자 중에서 가장 유명한 인자이다. 정상 세포에도 내재되어 있는 p53은 평상시에 활성을 띄지 않고 있으나 p53이 돌연변이를 일으키거나 사라지게 되면 정상적인 세포가 암세포로 변이된다고 보고되어 있다. 암세포에서도 p53은 불활성 상태로 내재되어 있다. 하지만 암세포에 외부 자극이나 apoptosis signal이 들어오게 되면 p53이 활성형으로 변해 세포 사멸을 주도하게 된다고 보고되어 있다.
Bax는 Bcl-2 family군에서 pro-apoptosis군에 속해있다. Bax는 평상시에 세포내 미토콘드리아 외막에 단위체로 존재하면서 Bcl-2에 의해 작용을 저해받고 있다. Apoptosis signal이 들어오면 형태적인 변화를 일으켜 이하합체를 형성하여 미토콘드리아 외막에 작용한다. 이러한 작용은 미토콘드리아 외막에 구멍을 만들고 미토콘드리아 내부의 물질을 밖으로 유출시킨다. 이때 나오는 물질은 cytochrome C, Apaf-1 등으로 모두 apoptosis을 유발시키는 물질들이다.
Bax에 대항하는 유전자인 Bcl-2 유전자는 Bcl-2 family군에서 pro-survival군으로 평상시에 Bid나 Bim과 결합되어 있다. Apoptosis signal이 들어오게 되면 Bik나 Bad가 Bcl-2와 결합하게 되고 Bcl-2로부터 떨어져 나온 Bid나 Bim은 Bax와 결합하여 형태적 변화를 일으켜 apoptosis를 일으킨다. 즉, Bcl-2는 Bax의 활성화를 위해 결합되는 Bid나 Bim을 잡아 두어 apoptosis 메카니즘을 막는 역할을 하는 것이다.
도 4을 살펴보면, 에탄올 분획 추출물 및 에틸아세테이트 분획 추출물에서의 결과를 확인할 수 있다. Molt-4세포에 시료를 24시간동안 처리한 후 mRNA를 정제하고 유전자를 확인한 결과, PCNA, p53, Bcl-2, Bax 유전자 모두에서 큰 영향을 보이지 않았다. 이 결과는 상기의 실험결과인 MTT Assay 실험과 대비하여 보면, 곰보버섯 EtOH, E.A층 추출물은 암세포의 세포독성 효과에는 영향을 미쳤으나 세포내 항암관련 유전자 DNA 발현에는 큰 영향을 보이지는 않는 것으로 판단된다.
도 5를 살펴보면, 클로로포름 분획 추출물 및 헥산 분획 추출물에서의 결과를 확인할 수 있다. Bcl-2 유전자는 농도에 따라 감소하는 경향을 보였고, Bax 유전자에서는 농도에 따라 증가하는 결과를 보였다. 이 결과는 상기의 실험결과인 MTT Assay 실험에서 보여졌던 곰보버섯 클로로포름, 헥산층 추출물의 세포독성 효과를 유전자 발현면에서 뒷받침하는 결과로 판단된다.
4. 곰보버섯 추출물이 세포자멸사 관련 단백질 발현에 미치는 영향
도 6는 곰보버섯 추출물이 세포자멸사 관련 단백질의 발현에 미치는 영향을 실험한 결과 사진이다. Molt-4 세포에 시료의 적정농도를 가하고 24시간 배양하였다. PCNA, p53, Bcl-2, Bax and β-actin 의 조건에서 단백질 발현패턴을 특이항체를 사용하는 Western blotting법으로 측정하였다. (C (+) ; 세포를 10% DMSO/PBS로 처리하였다.)
Molt-4 세포에 24시간동안 시료를 처리한 후 웨스턴 블로팅을 하여 apoptosis 관련 단백질을 분석하였다. PCNA은 Hexane층 처리군에서 대조군보다 약간 감소하는 경향을 보였고, p53단백질은 Hexane층 처리군에서 대조군보다 크게 증가하였다. Bcl-2는 Hexane층 처리군에서 농도의존적으로 감소하는 경향을 보이고, Bax단백질은 Hexane층 처리군에서 농도의존적으로 증가하는 경향을 보였다. 이 결과는 Hexane층에서 항암관련 물질의 활성이 가장 높다는 것을 알 수 있고, 곰보버섯 추출물의 항암활성을 재확인하는 결과라 해석할 수 있다.

Claims (5)

  1. 암세포의 사멸을 확인하는 방법에 있어서,
    상기 방법은 곰보버섯 (Morchella esculenta)을 헥산 (Hexane)으로 추출하는 단계와;
    Molt-4 (Human acute lymphoblastic leukemia)세포와 293 (Transformed Primary Embryonal Kidney) 세포에 곰보버섯 추출물을 처리하는 단계와;
    Molt-4 및 293 세포의 생존율을 확인하는 단계와;
    Molt-4 세포의 Bcl-2 및 Bax 유전자의 발현정도를 확인하는 단계와;
    Molt-4 세포의 PCNA, p53, Bcl-2 및 Bax 단백질 발현정도를 확인하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한, 암세포의 사멸을 확인하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 암세포는 백혈병 및 악성림프종으로 구성되는 군으로부터 선택되는 암세포인 것을 특징으로 한, 암세포의 사멸을 확인하는 방법.



  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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